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近年來(lái)，河南油田春光區(qū)塊使用復(fù)合防砂篩管的井?dāng)?shù)占據(jù)很大比例，特別是使用篩管的稠油井更是占據(jù)總井?dāng)?shù)的 95% 以上，但在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)防砂篩管破損、開裂、脫落等各類問(wèn)題，導(dǎo)致防砂失效，暴露出了防砂篩管抗壓強(qiáng)度不足的問(wèn)題。為此，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用防砂篩管強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)對(duì)防砂篩管進(jìn)行檢測(cè)。
 
檢測(cè)過(guò)程與原理
 
防砂篩管強(qiáng)度檢測(cè)的主要方法是將待檢篩管放入檢測(cè)裝置，通過(guò)泵送系統(tǒng)將暫堵劑泵入檢測(cè)裝置，在泵送過(guò)程中監(jiān)測(cè)進(jìn)出口流量、壓力大小，在暫堵劑循環(huán)通過(guò)篩管篩網(wǎng)的過(guò)程中，篩網(wǎng)的網(wǎng)孔會(huì)被逐漸堵塞，在網(wǎng)孔完全堵塞之后，繼續(xù)提高壓力，以不同的壓力梯度建立穩(wěn)壓點(diǎn)并觀察壓降低值，直至達(dá)到預(yù)定壓力或者篩管失效破損后停止。
 
其中，對(duì)于篩管最大抗外擠強(qiáng)度和最大抗內(nèi)壓強(qiáng)度檢測(cè)的方法略有不同，抗外擠強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)，由外向內(nèi)封堵篩管孔網(wǎng)，暫堵劑泵入通道從檢測(cè)容器與篩管之間環(huán)空進(jìn)入，從篩管內(nèi)端流出；抗內(nèi)壓強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)，由內(nèi)向外封堵篩管孔網(wǎng)，暫堵劑從篩管內(nèi)部進(jìn)入，從檢測(cè)容器與篩管之間環(huán)空流出。檢測(cè)設(shè)備由模型系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)組成。為了保證防砂篩管檢測(cè)的安全性和準(zhǔn)確行，制定了檢測(cè)方法，主要步驟包括：首先檢測(cè)前各項(xiàng)準(zhǔn)備和記錄工作。
 
其次，配暫堵劑。暫堵劑主要由淀粉、土粉、鐵礦石粉、粉陶、PAC141、DF-1封堵劑、高粘 CMC 等組成，其中固體顆粒根據(jù)篩管孔眼大小按照架橋理論從大到小均勻加入，水溶性聚合物獲得剪切速率為 511s-1 時(shí)最大表觀粘度為 0.4Pa·s，加入殺菌劑延長(zhǎng)保質(zhì)期。連接篩管及試驗(yàn)管匯，進(jìn)口端確保長(zhǎng)度大于 30 米，減少壓力波動(dòng)的影響以及使用小排量泵時(shí)管匯中有足夠的泥漿。清水低壓循環(huán)將系統(tǒng)注滿清水，啟動(dòng)柱塞泵試壓 13MPa，穩(wěn)壓 5 分鐘，隨后提高壓力至 35MPa，穩(wěn)壓5 分鐘，壓降不超過(guò) 0.5MPa 為合格，泄壓；啟動(dòng)泥漿泵低壓循環(huán)將清水替出。
 
逐漸提高泵入壓力、流量，觀察出口是否有返出物，確認(rèn)篩管孔喉堵塞后，起壓至 1MPa 停泥漿泵，確認(rèn)環(huán)空是否通暢。采用停止加壓 - 穩(wěn)壓的方式，以適當(dāng)?shù)膲毫μ荻冉⒎€(wěn)壓點(diǎn) ( 內(nèi)壓梯度約為外壓的一半 )，以一定的最大增壓速率從先前的穩(wěn)壓點(diǎn)增壓至下一穩(wěn)壓點(diǎn)，停泵穩(wěn)壓記錄壓力值及壓降。
 
試驗(yàn)中若出現(xiàn)泵出口壓力突然降低，返出口溢流增大，再提高壓力出現(xiàn)同樣情況，經(jīng)反復(fù)提壓均出現(xiàn)上述情況，或加壓至預(yù)期額定值，或發(fā)現(xiàn)防砂失效，關(guān)泵，停止繼續(xù)提壓，記錄壓力及壓降情況。停泵卸壓，拆卸裝置、篩管、管匯，清洗相關(guān)設(shè)備及部件。 觀察和記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，包括加壓曲線、尺寸變化、防砂失效的部位和描述，完成試驗(yàn)。
 
不同篩管檢測(cè)應(yīng)用
 
為了對(duì)河南油田入井篩管的質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)，通過(guò)抽樣了 4 種規(guī)格共 8 根防砂篩管，按照檢測(cè)方法和步驟，分別進(jìn)行最大抗外擠強(qiáng)度和最大抗內(nèi)壓強(qiáng)度檢測(cè)，檢測(cè)過(guò)程中分別記錄壓力及流量曲線。對(duì) φ177.8mm 篩管進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)抗外擠試驗(yàn)曲線可知，篩管完成暫堵后，從 14MPa 開始以 3MPa左右為壓力梯度，建立了 7 個(gè)穩(wěn)壓點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)穩(wěn)壓 5min，穩(wěn)壓過(guò)程中，壓力均產(chǎn)生不同程度緩慢下降，直到壓力提升至 29.3MPa 后，認(rèn)為滿足需求泄壓至 0。試驗(yàn)結(jié)束檢查篩管無(wú)破損情況，該 φ177.8mm 篩管最大抗外擠壓力為 29.3MPa。
 
通過(guò)抗內(nèi)壓試驗(yàn)曲線可知，篩管完成暫堵后，提升壓力至 2.1MPa 迅速下降，繼續(xù)提升至 2.4MPa，產(chǎn)生一個(gè)小范圍突降后緩慢下降，繼續(xù)提升至 3MPa，壓力下降后略微提升壓力，穩(wěn)壓后緩慢下降，隨后增大泵送量提升至最高壓 3.7MPa 開始產(chǎn)生壓降，繼續(xù)保持泵送壓力無(wú)法恢復(fù)壓力，泄壓至 0。試驗(yàn)結(jié)束檢查篩管出現(xiàn)破裂情況，同時(shí)部分焊接點(diǎn)開裂（該 φ177.8mm 篩管最大抗內(nèi)壓為 3.7MPa。對(duì) φ139.7mm 篩管進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)抗外擠試驗(yàn)曲線可知，篩管完成暫堵后，提升壓力至 6.9MPa 開始 建 立 穩(wěn) 壓 點(diǎn)， 繼 續(xù) 提 升 最 高 至12.5MPa 產(chǎn)生突降，增大泵送量后無(wú)法恢復(fù)壓力，泄壓至 0。試驗(yàn)結(jié)束檢查篩管出現(xiàn)變形和破損情況，該 φ139.7mm 篩管最大抗外擠壓力為 12.5MPa。通過(guò)抗內(nèi)壓試驗(yàn)曲線可知，篩管完成暫堵后，提升壓力至 2.3MPa開始建立穩(wěn)壓點(diǎn)，壓降后增大泵送量，壓力最高提升至 2.7MPa，繼續(xù)泵送無(wú)法恢復(fù)壓力，泄壓至 0。
 
試驗(yàn)結(jié)束檢查篩管出現(xiàn)破損情況，該 φ139.7mm 篩管最大抗內(nèi)壓為2.7MPa。對(duì) φ88.9mm 篩管進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)抗外擠試驗(yàn)曲線可知，篩管完成 暫 堵 后， 建 立 了 3 個(gè) 穩(wěn) 壓 點(diǎn)，最 高 提 升 至 15.3MPa， 繼 續(xù) 泵 送無(wú) 法 恢 復(fù) 壓 力， 泄 壓 至 0。 試 驗(yàn)結(jié)束檢查篩管出現(xiàn)破損情況，該φ88.9mm 篩管最大抗外擠壓力為15.3MPa。通過(guò)抗內(nèi)壓試驗(yàn)曲線可知，篩管完成暫堵后，建立了 3 個(gè)穩(wěn)壓點(diǎn)，最高提升至 2.8MPa，繼續(xù)泵送無(wú)法恢復(fù)壓力，泄壓至 0。試驗(yàn)結(jié)束檢查篩管出現(xiàn)破損和開裂情況，該 φ88.9mm 篩管最大抗內(nèi)壓力為 2.8MPa。對(duì) φ73mm 篩管進(jìn)行檢測(cè)。
 
通過(guò)抗外擠試驗(yàn)曲線可知，篩管完成暫堵后，提升至 7.7MPa 開始?jí)航担S后建立 4 個(gè)穩(wěn)壓點(diǎn)，最高提升至9.1MPa，繼續(xù)泵送無(wú)法恢復(fù)壓力，泄壓至 0。試驗(yàn)結(jié)束檢查篩管出現(xiàn)破損情況，該 φ73mm 篩管最大抗外擠壓力為 9.1MPa。通過(guò)抗內(nèi)壓試驗(yàn)曲線可知，篩管完成暫堵后，建 立 了 4 個(gè) 穩(wěn) 壓 點(diǎn)， 最 高 提 升 至2.4MPa，繼續(xù)泵送無(wú)法恢復(fù)壓力，泄壓至 0。試驗(yàn)結(jié)束檢查篩管出現(xiàn)破損和開裂情況，該 φ73mm 篩管最大抗內(nèi)壓力為 2.4MPa。
 
根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，分析認(rèn)為河南油田春光區(qū)塊篩管破損主要原因是抗內(nèi)壓不足，導(dǎo)致篩管部分堵塞后注汽階段篩管破損，可適當(dāng)降低注汽壓力或采用高強(qiáng)度篩管應(yīng)對(duì)該問(wèn)題。通過(guò)對(duì)不同規(guī)格篩管強(qiáng)度測(cè)試數(shù)據(jù)的對(duì)比，可以看出隨著篩管尺寸的減小，其外擠、抗內(nèi)壓強(qiáng)度變化趨勢(shì)是在不斷降低的?？刂茩z測(cè)過(guò)程中的壓力波動(dòng)和最大泵送量可提高檢測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定性。